專利名稱：用于控制促動器以適配變形元件剛度的方法和促動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種促動器、一種用于控制促動器以適配變形元件剛度的方法、一種控制器以及一種計算機程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
自從采用乘客室以來，車輛安全性明顯得到進(jìn)一步發(fā)展。通過主動的和被動的安全性可以將死亡人數(shù)大大降低。這主要可以歸因于避免了具有嚴(yán)重傷害程度直至死亡結(jié)果的車-車正面相撞。這通過在車輛結(jié)構(gòu)中采用金屬支架來實現(xiàn)。現(xiàn)今在現(xiàn)代車輛中，為了被動安全性總計裝有最多300kg金屬。當(dāng)前有兩種趨勢對新型車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計有大的影響。 一是石油資源短缺因而未來燃料要更貴，二是擔(dān)心由于CO2排放增加而使地球變暖。兩種趨勢導(dǎo)致，未來更強地尋求一方面更小、另一方面更輕的車輛。在這種情況下提出的挑戰(zhàn)是， 將小型車輛造得更安全(就是說至少像大型車輛那樣安全)，而大型車輛在保持安全性的情況下造得更輕。吸收事故能量的一個重要部件是所謂碰撞盒(Crashbox)，它也被稱作碰撞緩沖器或變形元件。該碰撞緩沖器可以或者設(shè)計成可逆的(即在事故之后碰撞緩沖器的結(jié)構(gòu)可以復(fù)原)或者設(shè)計成不可逆的(即在事故之后碰撞緩沖器需更換)。例如可以將這樣一個碰撞盒裝在汽車保險杠橫梁和車輛縱梁之間，它具有作為金屬板波紋結(jié)構(gòu)的箱體式變形成型件和縱梁側(cè)的法蘭板，其中法蘭板構(gòu)造為波紋結(jié)構(gòu)的組成部分。在文獻(xiàn)DE 60 2004 008 189 T2中公開了一種用于吸收碰撞能量的裝置，它在使用中固定在車輛車身部件上，其中該裝置包括一個或多個由形狀記憶材料構(gòu)成的可變形元件，這些元件由于碰撞到該裝置上而變形。在此，該一個或多個可變形元件中的每一個在工作溫度時具有第一強度級而在較高溫度時具有第二強度級。此外，該一個或多個可變形元件中的每一個在碰撞之前或碰撞開始時從工作溫度可以選擇式地變熱到該較高溫度，以便協(xié)調(diào)裝置的能量吸收能力而不改變該一個或多個可變形元件的形狀。

發(fā)明內(nèi)容
在這種背景下，本發(fā)明介紹一種促動器，還介紹一種方法和一種使用該方法的控制器以及一種相應(yīng)的計算機程序產(chǎn)品。有利的實施形式從擴展技術(shù)方案和隨后的說明得
出ο本發(fā)明提供一種用于適配變形元件剛度的促動器，其中，該促動器具有一渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器。本發(fā)明還提供一種用于控制促動器以適配變形元件剛度的方法，其中，該方法具有下列步驟-接收傳感器信號，該傳感器信號反映物體碰撞到或即將碰撞到車輛上；和-響應(yīng)傳感器信號輸出控制信號給促動器的渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器，以便調(diào)整變形元件的剛度的適配。
此外，本發(fā)明提供一種控制器，該控制器構(gòu)造得用于實施或轉(zhuǎn)用本發(fā)明方法的步驟。該控制器尤其可以具有一些裝置，這些裝置構(gòu)造得用于各執(zhí)行該方法的一個步驟。通過本發(fā)明的呈控制器形式的這種實施方案，可以快速和有效地解決本發(fā)明所基于的任務(wù)。對于控制器，在此可以理解為一個電器具，該器具處理傳感器信號并且據(jù)此輸出控制信號?？刂破骺梢跃哂幸粋€接口，該接口可以是以硬件構(gòu)成和/或以軟件構(gòu)成的。在以硬件構(gòu)成時，接口例如可以是所謂系統(tǒng)ASIC的一部分，該部分包含控制器的各種不同功能。然而也可能是，這些接口是特有的集成開關(guān)電路或者至少部分地由一些分立的元件組成。在以軟件構(gòu)成時，接口可以是軟件模塊，這些軟件模塊例如在微控制器上除其它軟件模塊之外存在。具有程序代碼的計算機程序產(chǎn)品也是有利的，該程序代碼存儲在機器可讀的載體上，如半導(dǎo)體存儲器、硬盤存儲器或光學(xué)存儲器，并且當(dāng)在控制器上執(zhí)行該程序時用于實施根據(jù)上述實施形式之一的方法。對于調(diào)節(jié)量發(fā)送器在此尤其理解為一個有源元件或部分元件，該元件響應(yīng)電信號而實施機械運動或者使另一元件進(jìn)行機械運動。例如被傳遞到另一元件如執(zhí)行機構(gòu)上的該運動或由此引起的從靜止位置的偏移使得能夠調(diào)整促動器或適配變形元件的剛度。對于執(zhí)行機構(gòu)在此理解為一個元件，該元件被調(diào)節(jié)量發(fā)送器驅(qū)動并且通過改變其相對于初始靜止位置的位置而引起變形元件剛度的變化。在這里，執(zhí)行機構(gòu)本身例如可以具有不同的、有利地比調(diào)節(jié)量發(fā)送器更高的強度，致使通過將執(zhí)行機構(gòu)的運動而可以以簡單的方式來改變變形元件的可變形性，尤其是可以減小該可變形性。本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識如果利用渦流原理來激發(fā)運動，則可實現(xiàn)很快速地反應(yīng)的調(diào)節(jié)量發(fā)送器。在此，可以將例如來自于電容放電的電流脈沖引入到線圈中。在位于通過該線圈中的電流脈沖所建立的電磁場的磁場范圍內(nèi)的鐵磁性材料中(例如在執(zhí)行機構(gòu)中) 感應(yīng)出一個反向電流。該反向電流又造成一感應(yīng)磁場，該磁場與通過線圈中的電流脈沖產(chǎn)生的磁場是反向的。由此產(chǎn)生力，該力導(dǎo)致該鐵磁性材料與線圈之間的排斥。這種排斥在電流脈沖導(dǎo)入線圈中后很快實現(xiàn)，被用于調(diào)節(jié)促動器或變形元件的剛度的適配。本發(fā)明的方案提供的優(yōu)點是，通過使用渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器能夠使變形元件的剛度很快且簡單地適配于所出現(xiàn)的周圍情景。由使用渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器產(chǎn)生的另一優(yōu)點是可逆性。在實際中可以將傳感器裝置構(gòu)造得很敏感，但帶有可能導(dǎo)致誤觸發(fā)的風(fēng)險。誤觸發(fā)在此是指促動器的不希望的移動，該移動例如可能由于駛過街上的凹坑或由于與垃圾桶或車庫門輕微碰撞而觸發(fā)。因為系統(tǒng)或促動器是可逆的，促動器又回到它的初始位置。駕駛員對此沒有察覺。特別有利的是，促動器還具有與渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器耦合的、可運動的執(zhí)行機構(gòu)， 該執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)造得用于在沿著調(diào)節(jié)行程的不同位置中引起變形元件的不同剛度。本發(fā)明的這種類型實施形式的優(yōu)點是，不是渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器本身實施變形元件剛度的適配，而是渦流式調(diào)節(jié)量發(fā) 送器導(dǎo)致執(zhí)行機構(gòu)的機械移動。該執(zhí)行機構(gòu)則可以具有比渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器高的強度，以便不那么容易由于變形元件變形時的力而變形。按照本發(fā)明的一個有利實施形式，執(zhí)行機構(gòu)可以具有至少一個銷形元件或一個可移動的環(huán)。本發(fā)明的這種實施形式提供的優(yōu)點是，通過執(zhí)行機構(gòu)的形狀可實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)被渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器很快地激勵運動。尤其通過執(zhí)行機構(gòu)的環(huán)形形狀可以達(dá)到執(zhí)行機構(gòu)中所感應(yīng)的電流與通過渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器所感應(yīng)的磁場的高度的、快速的相互作用，該相互作用導(dǎo)致，執(zhí)行機構(gòu)在通過渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器激發(fā)之后位置很快改變。同時，當(dāng)在環(huán)形的變形元件中使用環(huán)形的執(zhí)行機構(gòu)時可以確保，可以在所有位置上調(diào)整到該變形元件的相同剛度。這原因在于，在促動器中整個環(huán)整體移動，因而通過該環(huán)的移動引起的剛度適配在整個變形元件中作用一致。銷形執(zhí)行機構(gòu)具有重量很小的優(yōu)點，致使這種元件由于其慣性小也能被很快地移動。此外，在本發(fā)明的另一實施形式中，執(zhí)行機構(gòu)借助彈簧元件被置于靜止位置，該靜止位置尤其代表要通過促動器適配的變形元件的最大剛度。這意味著，當(dāng)在車流中行駛時執(zhí)行機構(gòu)的初始位置引起變形元件的最大剛度，以使車輛的自我保護(hù)最佳化。當(dāng)調(diào)節(jié)時，促動器或變形元件被調(diào)整得“較軟”。本發(fā)明的這種實施形式的優(yōu)點是，如果沒有控制信號輸送給渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器，則可以確保執(zhí)行機構(gòu)的規(guī)定位置。在這里保證，即使在一次性調(diào)控渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器之后執(zhí)行機構(gòu)又被帶回到它的規(guī)定的靜止位置中。同時以這種方式確保，碰撞緩沖器/變形元件具有最大剛度，以致在以高速差并且同時以大質(zhì)量碰撞時乘員盡可能只遭受微小傷害或不受傷害。渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器的調(diào)節(jié)行程是有限的。為了產(chǎn)生較大的調(diào)節(jié)行程以適配碰撞緩沖器剛度，促動器可以具有與渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器耦合的杠桿元件，以便在渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器被激勵時引起較大的行程用于適配變形元件的剛度。在本發(fā)明的另一實施形式中，促動器可以具有卡鎖機構(gòu)，用于使執(zhí)行機構(gòu)固定在預(yù)先確定的位置中。本發(fā)明的這種實施形式使得即使在靜止?fàn)顟B(tài)、也就是說在沒有電流或電壓輸入給渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器時的狀態(tài)，執(zhí)行機構(gòu)也能夠可靠地保持在促動器中的預(yù)先確定的位置中。如果車輛是停著的，變形元件就可以例如保持在具有較小剛度的狀態(tài)，使得較小的碰撞例如泊車事故或者碰倒垃圾桶等能夠被軟的變形元件捕獲能量，而在車輛上不留下較大的損傷。特別有利的是，渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器具有扁平線圈或微型線圈，尤其是安裝在印刷電路板上的螺旋線圈。本發(fā)明的這種實施形式提供的優(yōu)點是，可很簡單并且成本低廉地制造這種促動器。特別有利的是，(例如在車輛中)使用一變形元件，該變形元件具有按照上述實施形式的促動器。在這種情況下可以很好地并且節(jié)省成本地利用使用這種快速促動器的所述優(yōu)點。本發(fā)明可以特別好地在一種使用場合中使用，在該使用場合中變形元件具有逐漸變細(xì)的力承受結(jié)構(gòu)并且促動器被構(gòu)造用于促使適配最大的力，該力可由該力承受結(jié)構(gòu)的壁承受。在此，按照前面的實施形式，可以將促動器對控制信號的快速響應(yīng)特別好地用于事故保護(hù)并且同時降低重量。


本發(fā)明結(jié)合附圖舉例詳細(xì)說明。附圖中示出圖1本發(fā)明第一實施例的方塊圖；圖2a_b具有本發(fā)明實施例的變形元件的詳細(xì)局部的剖面圖；圖2c_d渦流推力促動器的一般功能原理圖以及渦流促動器的等效電路圖3a_d渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器的實施例的等軸圖，這些渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器可以在本發(fā)明的實施例中使用； 圖4用于適配碰撞吸能結(jié)構(gòu)、帶有渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器的促動器一個實施方案的示意剖面圖；圖5用于適配碰撞吸能結(jié)構(gòu)、帶有渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器的促動器一個實施方案的示意剖面圖；和圖6本發(fā)明作為方法的一個實施例的流程圖。
具體實施例方式相同或相似的元件在圖中可以配備相同或相似的標(biāo)號，其中，重復(fù)的說明被放棄。 此外，附圖、對附圖的說明以及權(quán)利要求包括大量組合的特征。在這里，專業(yè)人員知道，這些特征可以被單獨地考慮或者被組合成在此沒有明確描寫的組合。此外，本發(fā)明在隨后的說明中通過使用不同的量度和尺寸來闡述，但本發(fā)明不應(yīng)理解為僅限于這些量度和尺寸。此夕卜，本發(fā)明的方法步驟可以重復(fù)以及可以按與所描述的不同的順序?qū)嵤?。如果一個實施例在第一特征/步驟與第二特征/步驟之間包括“和/或”連接，則可以這樣理解，該實施例按照一種實施形式既具有第一特征/第一步驟也具有第二特征/第二步驟，而按照另一實施形式或者只具有第一特征/步驟或者只具有第二特征/步驟?，F(xiàn)有技術(shù)中已知的大多數(shù)適配系統(tǒng)建立在液壓工作原理的基礎(chǔ)上。因為車輛的電氣化越來越有意義，因此未來主要安裝“干式”系統(tǒng)，在這方面的主要原因是能量較容易回收。對此的一個例子是制動系統(tǒng)這在未來不再是液壓操縱，而是電動操縱。一般關(guān)于碰撞吸能結(jié)構(gòu)適配性至今只進(jìn)行了一些表面的說明。對于專利而言，現(xiàn)有技術(shù)中的這種粗略說明給出了提示，但許多技術(shù)障礙沒有通過這種粗略說明克服，致使這些專利也沒有對于可靠工作的工藝提供充分的公開。因此首先可確定，現(xiàn)有技術(shù)的一個缺陷是，多種所闡述的適應(yīng)性系統(tǒng)不夠快，以致不能按規(guī)定并且尤其是不使用預(yù)測傳感器技術(shù)來探測碰撞和盡早地改變碰撞吸能結(jié)構(gòu)的剛度。因此，通過使用這種按照現(xiàn)有技術(shù)的緩慢的促動器，預(yù)測傳感器是必要的，這些傳感器使系統(tǒng)不很堅固而且很昂貴。因此本發(fā)明深為關(guān)切的事情是解決所述兩個挑戰(zhàn)，即一方面設(shè)計較小的、但與較大的一樣安全的車輛，另一方面設(shè)計較輕的、但盡可能與較重的一樣安全的車輛。這些挑戰(zhàn)可以借助適配結(jié)構(gòu)來應(yīng)對。因此，本發(fā)明的目標(biāo)是，提供一種快速、 牢固并且成本低廉的解決方案，用于適配碰撞吸能結(jié)構(gòu)的剛度，其方式例如是為每個變形元件只使用唯一一個促動器。下面詳細(xì)介紹一種用于這種問題的可能的方案。圖1示出一個車輛的方塊圖，在該車中裝有按照本發(fā)明的一個實施例的促動器。 對此，在圖1中示出車輛100，該車輛在正面區(qū)域110中在行駛方向115上看具有橫梁120。 橫梁120經(jīng)過第一變形元件130 (也被稱為碰撞緩沖器)與車輛100的左縱梁135連接。 此外，橫梁120經(jīng)過第二變形元件140 (同樣也被稱為碰撞緩沖器)與車輛的右縱梁145連接。此外，在車輛左側(cè)可設(shè)置第一傳感器或第一傳感器系統(tǒng)150，它構(gòu)造得用于測量物理參數(shù)如加速度或壓力，以便識別出物體170碰撞到車輛100上。也可以在車輛右側(cè)設(shè)置另一傳感器(或另一傳感器系統(tǒng))155，它同樣構(gòu)造得用于測量物理參數(shù)如加速度或壓力，以便識別出物體170碰撞到車輛100上。在這里，第一傳感器/第一傳感器系統(tǒng)150向評價單元160傳輸相應(yīng)的第一傳感器信號并且第二傳感器/第二傳感器系統(tǒng)155向評價單元160 傳輸相應(yīng)的第二傳感器信號。傳感器系統(tǒng)150和155在圖1中繪在碰撞吸能結(jié)構(gòu)之外，但它們也可以定位在碰撞吸能結(jié)構(gòu)之內(nèi)。此外，評價單元160與第一促動器162連接，該促動器使第一變形元件130的剛度能夠適配。評價單元160也與第二促動器165連接，該促動器使第二形變單元140的剛度能夠適配或適應(yīng)。如果現(xiàn)在發(fā)生物體的碰撞，例如在圖1中示出的車輛170碰撞到車輛100的正面區(qū)域110上，則發(fā)生車輛100的變形，該變形促使橫梁120向車輛內(nèi)部方向壓入。但是因為迎面而來的車輛170大多在一重疊區(qū)域175中碰到車輛100的正面區(qū)域110上，因而即使在碰撞時也造成車輛100的各個部件的不同的變形情況。在這種情況下，通過第一傳感器 150和第二傳感器155的不同的參數(shù)值識別到偏置碰撞(Offset-Kollision)。這樣的偏置碰撞例如也可以被稱為軸向錯位碰撞。在這樣碰撞時，尤其向車輛左側(cè)上的第一變形元件 130中比向車輛右側(cè)上的第二變形元件140中引入更大的力。這造成，在第一變形元件(碰撞緩沖器)130上比在第二變形元件(碰撞緩沖器)140上作用一個更大的變形力。由于該原因，為了最佳的乘員保護(hù)，第一變形元件130的剛度要比第二變形元件140的剛度高，以便可以盡可能好地能阻止在碰撞之后車輛旋轉(zhuǎn)。如果進(jìn)行了第二變形元件140的剛度的這種適配(在這種情況下減小剛度)，就可以在第一變形元件中比在第二變形元件140中吸收更高的碰撞能量。為了達(dá)到第一變形元件130的剛度的這種適配，借助對第二變形元件的促動器165加載以相應(yīng)的控制信號，通過評價單元160進(jìn)行第一變形元件的130的剛度的適配。如還要在下面詳細(xì)說明的那樣，該控制信號促使變形元件130的剛度適配。如果現(xiàn)在在評價單元160中識別出物體170在正面區(qū)域110的左側(cè)部分碰撞，還可以由此推斷，大多直接在碰撞之后將會發(fā)生車輛100的旋轉(zhuǎn)，這種旋轉(zhuǎn)不總是完全可以阻止。對于這種情況，評價單元160可以為車輛乘員180激活人員安全措施，例如一種專門在這樣的側(cè)轉(zhuǎn)時引起人員保護(hù)的安全措施。例如可以通過評價單元160激活側(cè)面氣囊185， 以便將乘員180保持在車輛座位上的預(yù)先確定的位置中。如果相反在評價單元160中識別出一重疊區(qū)域175，該重疊區(qū)域基本上相當(dāng)于整個車輛正面110，則認(rèn)為物體170以高的重疊程度正面碰撞，使得預(yù)計沒有或只有小的車輛轉(zhuǎn)動。在這種情況下評價單元160應(yīng)這樣控制促動器162和165，使得當(dāng)相對碰撞速度相應(yīng)地高時則從兩側(cè)給出最大的結(jié)構(gòu)剛度。本發(fā)明的一個重要觀點是，基于渦流原理建立一種快速促動器?；跍u流原理的、 用于調(diào)節(jié)促動器的原理可以在各種不同的實施形式上使用，如在Hobel碰撞盒、液壓/氣動碰撞盒(用于開關(guān)一個閥)或變細(xì)原理，即在大多數(shù)為了適配而需要機械部件的碰撞盒上使用。在本發(fā)明下面的說明書中要詳細(xì)介紹借助至少一個渦流促動器適配碰撞吸能結(jié)構(gòu)的思路。該促動器按照本發(fā)明一個實施例既可以軸向地(參見下面的例子)和/或徑向地和/或傾斜地布置在變形元件中。示范性地用變細(xì)原理詳細(xì)說明該原理。為此在圖2中詳細(xì)示出這樣的適應(yīng)性 碰撞吸能結(jié)構(gòu)。圖2a和2b示出變形元件/振動緩沖器的一個詳細(xì)局部的剖面圖，該振動緩沖器具有按照本發(fā)明一個實施例的促動器。在這里，在圖2a中示出變形元件130 (碰撞緩沖器) 的縱剖面視圖，在圖2b中示出變形元件130的橫剖面視圖。圖2a示出一個變形元件130， 如同例如按照圖1的描述裝在車輛左側(cè)中的那樣。在這里，變形元件130具有至少一個管形構(gòu)造的部分元件205，該部分元件通過彈性元件207裝在橫梁120與左縱梁135之間。因此，在物體170在碰撞方向209上碰撞到橫梁120上時，管形的部分元件205向縱梁135的方向受壓。此時，管形的部分元件205的一個端部壓到凹模板210上，這些凹模板有同心定向的開口。在此，布置得最靠近縱梁135的那個凹模板210有最小的開口，而布置得最遠(yuǎn)離縱梁135的那個凹模板210有最大的開口。此外，各個凹模板210的開口內(nèi)邊緣設(shè)有斜度， 致使產(chǎn)生多個相互疊置的凹模板210的朝向縱梁135方向連續(xù)變細(xì)的開口。以這種方式達(dá)至IJ，在物體碰撞到車輛上時管形的部分元件205變細(xì)，由此吸收碰撞能量。因為此時在壓縮(變細(xì))時一個相應(yīng)的反作用力徑向向外作用到各個凹模板210 上，可以通過帶有渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器220的促動器215來改變變形元件130的剛度，該調(diào)節(jié)量發(fā)送器使執(zhí)行機構(gòu)225 (它在此以簡單的形式例如構(gòu)造為可運動的滑塊)移動到不同的位置，例如第一位置230、第二位置235或第三位置240。調(diào)節(jié)量發(fā)送器220在此可以起一種“馬達(dá)”作用，它使執(zhí)行機構(gòu)225(也就是滑塊)能夠移動。因此通過滑塊225的移動可以達(dá)到，滑塊225阻止凹模板210的徑向平衡運動或使其明顯變難，使這些凹模板210對要移動到縱梁135上的管形部分元件205產(chǎn)生比在沒有滑塊225的移動的情況下更大的阻力。因此，以這種方式可以改變變形元件130的剛度。這樣，通過本發(fā)明介紹了一種促動器 215，該促動器裝備有渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器220，該促動器215則可以很快地并且可逆地對評價單元160發(fā)出的控制信號做出反應(yīng)。該評價單元160例如可以如在圖1中舉例所示那樣裝在車輛中央。可選擇的是，相應(yīng)構(gòu)造的評價單元160也可以布置在促動器215的區(qū)域中，由此可以實現(xiàn)相應(yīng)控制信號的信號傳播時間縮短。圖2b示出圖2a所示變形元件130的橫剖面視圖。此時示出殼體250，該殼體環(huán)形地圍繞管形部分元件205。此外示出六個促動器215，這些促動器也是環(huán)形地圍繞帶有不同內(nèi)徑開口的凹模板210布置。這些凹模板210具有一些給定斷裂位置255，這些給定斷裂位置例如使得能夠調(diào)整精確設(shè)定的碰撞能量吸收特性。圖2c和2d示出渦流推力促動器的一般功能原理圖示以及渦流促動器的等效電路圖。為產(chǎn)生沖擊波，需要一個很快的爆炸式的力爆發(fā)。在此應(yīng)能夠在幾微秒的時間內(nèi)放出直至20焦耳的能量，這相當(dāng)于數(shù)兆瓦的瞬時功率。由于鐵磁性和鐵電性材料的飽和效應(yīng)， 執(zhí)行元件一般使用的鐵磁式或壓電式換能器只能輸出有限的功率。為了可以解決這些要求，在此使用感應(yīng)定律與兩個反向平行流動的電流的力之間的關(guān)聯(lián)。如在圖2c中所示，在螺旋形的空氣線圈260(該線圈連接到電源265上)中產(chǎn)生短的電流脈沖。該電流脈沖在可導(dǎo)電的薄膜270中感應(yīng)出渦流275，該渦流通過渦流磁場278對線圈電流277起反作用。 因此，在線圈260與薄膜270之間產(chǎn)生推斥力279，該力與線圈電流277的平方和線圈260 的匝數(shù)成正比并且與薄膜270和線圈260之間的距離成反比。薄膜270有利地由如銅那樣的極好導(dǎo)電的金屬構(gòu)成，以便使歐姆導(dǎo)線損耗最小。 線圈260中的電流277與薄膜270中的電流之間的相位差對于最大的力有顯著影響。因此重要的是，考察執(zhí)行元件的等效電路圖(如在圖2d中示出的那樣)，該等效電路圖與短路連接的變壓器等效電路圖很相似。電容器C和晶間管T提供執(zhí)行元件的基本控制。 此外在等效電路中給出了在線圈和薄膜中的損耗源以及執(zhí)行元件的合成功率。電流、和 I2的相位差由主電感和漏電感連同損耗元件和輸出的功率P2 = C · I22 · A/d產(chǎn)生，其中 A表示執(zhí)行元件面積，d表示線圈260與薄膜270之間的距離。根據(jù)執(zhí)行元件的可電測量的傳輸函數(shù)可以計算出分量值(Komponentenwerte)并優(yōu)化控制電路。圖3a至3d的等軸視圖示出促動器215中的渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器的可能實施方案。在圖3a和3b此時示出一環(huán)式促動器215 (也就是帶有環(huán)形執(zhí)行機構(gòu)的促動器)，相反在圖3c和3d中示出銷式促動器(也就是促動器帶有至少一個銷形執(zhí)行機構(gòu))。該渦流促動器(更確切地說，帶有渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器的促動器)按照圖3a至3d 示出的實施例包括線圈220，該線圈例如裝在促動器215的端側(cè)。該線圈220可以一個由單個的線圈(按照圖3a和3c)或由多個較小的線圈(按照圖3b和3d)組成。替換圖3a和 3b中示出的環(huán)式促動器，該渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器的原理也可以用于按照圖3c和3d的銷式促動器。線圈220可以以不同的實施形式使用和布置在促動器215中。在制造和重量方面有利的是所謂扁平線圈或微線圈，這些線圈例如以裝在印刷電路板上的螺旋線圈的形式存在。借助于通過線圈220的短電流脈沖使這些促動器，尤其是使這些促動器的執(zhí)行機構(gòu)225 (它們例如按照圖3a和3b構(gòu)造為環(huán)或按照圖3c和3d構(gòu)造為銷)移動。該電流脈沖產(chǎn)生一個磁場，該磁場在環(huán)(或銷)225中又產(chǎn)生渦流。通過環(huán)225中或銷225中的渦流產(chǎn)生的磁場與通過線圈220產(chǎn)生的磁場相反作用，這就導(dǎo)致排斥(例如在方向300上)并因此導(dǎo)致執(zhí)行機構(gòu)225移動。由使用渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器得出的第一優(yōu)點是可逆性。在實際中傳感器裝置可以構(gòu)造得很敏感，但帶有可能導(dǎo)致誤觸發(fā)的風(fēng)險。誤觸發(fā)在此是指促動器的不希望的移動，該移動例如可能由于駛過街上的凹坑或由于與垃圾桶或車庫門輕微碰撞而觸發(fā)。因為系統(tǒng)是可逆的，促動器又回到它的初始位置。駕駛員對此沒有察覺。為了觸發(fā)促動器215的激活，可以使用所有已知的能夠用于識別碰撞的傳感器原理。預(yù)測傳感器如雷達(dá)、光和超聲是適合的，但如加速度傳感器、壓力傳感器或溫度傳感器那樣的傳感器也適合于此。在下面的說明中，通過在按照變細(xì)原理的碰撞吸能結(jié)構(gòu)上使用環(huán)形扁平線圈來解釋本發(fā)明的兩種可能的實施例。圖4示出借助于單穩(wěn)態(tài)渦流促動器調(diào)節(jié)可兩級適配的碰撞吸能結(jié)構(gòu)的剖面視圖， 包括一個或多個在調(diào)節(jié)方向上起作用的線圈和一個或多個復(fù)位彈簧。圖4示出本發(fā)明的一個實施例，在該例中兩級單穩(wěn)態(tài)促動器215被調(diào)整到靜止位置，也就是在最大剛度。如果要將碰撞吸能結(jié)構(gòu)130調(diào)整到“軟”，則對線圈220 (例如扁平線圈)例如通過電容器放電加載一個高電流。在此，該線圈產(chǎn)生一個高動態(tài)建立的磁場，該磁場在執(zhí)行機構(gòu)或銜鐵225中感應(yīng)出一些渦流(或一個渦流)。這些渦流產(chǎn)生一個與通過線圈220的電流的磁場反向的磁場。兩個磁場相互排斥。以這種方式將圖4中的銜鐵225向左推并且使復(fù)位彈簧400張緊。如在圖4中顯示的那樣，復(fù)位彈簧400可以均勻地分布在碰撞吸能結(jié)構(gòu)130的圓周上。 可選擇的是，也可以在相同的結(jié)構(gòu)空間中使用相對于碰撞吸能結(jié)構(gòu)130同心的彈簧400。如果管205在碰撞時碰到基底凹模210a上，則通過基底凹模210a的變形已經(jīng)捕獲通過變形元件130的變形吸收的碰撞物體的碰撞能量的一部分。但是，如果管205繼續(xù)向左推移，而銜鐵225通過它的在圖4中向左指向的運動而在調(diào)節(jié)凹模210b的徑向外部得到位置，則管 205徑向向外擠壓凹模210b。在圖4中，調(diào)節(jié)凹模210b中的虛線表示的給定斷裂位置打開并且管205只還通過基底凹模210a變細(xì)。銜鐵225在這種情況下保持在左邊的腔中并且復(fù)位彈簧400保持張緊。促 動器215可以在行駛啟動前的測試時進(jìn)行檢驗。復(fù)位彈簧400在這種情況下使銜鐵225在起動測試之后或在誤觸發(fā)時返回其按照圖4原來的圖示的初始位置中。圖5示出借助于雙穩(wěn)態(tài)渦流促動器215調(diào)節(jié)可兩級適配的碰撞吸能結(jié)構(gòu)130的本發(fā)明一個實施例的剖面視圖，包括分別用于兩個開關(guān)方向的一個或多個對置的線圈220a 和220b和一個球卡鎖機構(gòu)500。在此，圖5的圖示示出兩級雙穩(wěn)態(tài)促動器處于靜止位置 (也就是在最大剛度時)，帶有形狀鎖合的停車鎖止裝置。與在圖4中示出的實施方案相比，在圖5中示出的實施方案中沒有使用復(fù)位彈簧400。而是銜鐵225通過一個或兩個線圈220a和220b的相應(yīng)通電通過建立反磁場而被較近的線圈推斥并且被朝向的線圈的方向 “射擊”。因此，銜鐵225從線圈220a朝向?qū)γ娴木€圈220b移動。此時，在圓周上均勻分布的球卡鎖機構(gòu)500的球被向外擠壓并且一旦銜鐵225到達(dá)到對面的線圈220b上就又卡鎖。 這種促動器215的雙穩(wěn)態(tài)特性使得碰撞吸能結(jié)構(gòu)130能夠在車輛停車時被調(diào)節(jié)到“軟”并且保持在這種調(diào)節(jié)中直至下次接通點火裝置。因此，可以通過“軟的”碰撞吸能結(jié)構(gòu)捕獲停車沖撞能量。作為本發(fā)明的其它可選擇的或附加的實施例，代替球卡鎖機構(gòu)也可以使用所有其它卡鎖裝置如磁性卡鎖器。也可以在圖4中示出的實施例中附加地如此裝入一個卡鎖機構(gòu)，使得它只在銜鐵225的位置相當(dāng)于碰撞吸能結(jié)構(gòu)130調(diào)整到剛硬(就說在圖4中的右側(cè))時才卡鎖。因此，復(fù)位彈簧400的預(yù)應(yīng)力不再需要在車輛振動時防止銜鐵225滑動。該功能在這種情況下由所述卡鎖機構(gòu)或也可由卡鎖機構(gòu)和復(fù)位彈簧的組合來承擔(dān)。然而在這類實施例中也不應(yīng)完全放棄復(fù)位彈簧，因為，如果沒有發(fā)生碰撞，銜鐵225在觸發(fā)之后還應(yīng)可靠地返回其初始位置。在依照圖4和圖5所說明兩個實施例中，線圈220作為與碰撞吸能結(jié)構(gòu)130同心布置的環(huán)示出。但也可行的是，這些線圈220中的每一個(例如相應(yīng)于圖3b和3d)被多個分布在碰撞吸能結(jié)構(gòu)/變形元件130圓周上的線圈220代替。這些線圈如已經(jīng)在圖3中詳細(xì)說明的那樣，可以作為盤上的扁平線圈或者也可以以其它形式使用。因為在此介紹的實施例很快地響應(yīng)激活，因此本發(fā)明的方案可以不用預(yù)測傳感器裝置而使用。因此目標(biāo)在于，在每個車輛區(qū)段中可以裝入一個這樣的適應(yīng)性碰撞吸能結(jié)構(gòu)。 為了能夠確保這一點，所有部件必須盡可能快速地“工作”。圖6示出本發(fā)明一個實施例的流程圖，作為用于控制促動器以適配變形元件剛度的方法600。該方法600具有接收610傳感器信號的步驟，該傳感器信號代表物體碰撞到或即將碰撞到車輛上。此外，方法600具有響應(yīng)該傳感器信號輸出620控制信號給促動器的渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器的步驟，以便調(diào)整變形元件的剛度的適配。
權(quán)利要求
1.促動器(215)，用于適配變形元件(130)的剛度，其中，該促動器(215)具有渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器(220)。
2.按照權(quán)利要求1的促動器(215)，其特征在于，該促動器(215)還具有與該渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器(220)耦合的、可運動的執(zhí)行機構(gòu)(225)，該執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)造得用于在沿著調(diào)節(jié)行程的不同位置(230，235，240)中造成變形元件(130)的不同剛度。
3.按照權(quán)利要求2的促動器(215)，其特征在于，該執(zhí)行機構(gòu)(225)借助于彈簧元件 (410)被帶入到靜止位置中。
4.按照權(quán)利要求2或3的促動器(215)，其特征在于，該執(zhí)行機構(gòu)(225)具有至少一個銷元件或一個環(huán)。
5.按照權(quán)利要求2至4中任一項的促動器(215)，其特征在于，該促動器(215)具有一卡鎖機構(gòu)(500)，用于使執(zhí)行機構(gòu)(225)固定在預(yù)先確定的位置中。
6.按照上述權(quán)利要求中任一項的促動器(215)，其特征在于，該渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器 (220)具有一扁平線圈或一微型線圈，尤其是具有一安裝在印刷電路板上的螺旋線圈。
7.變形元件(130)，該變形元件具有按照上述權(quán)利要求中任一項的促動器(215)。
8.用于控制促動器(215)以適配變形元件(130)剛度的方法(600)，其中，該方法 (600)具有下列步驟-接收(610)傳感器信號，該傳感器信號反映物體(170)碰撞到或即將碰撞到車輛 (100)上；和-響應(yīng)傳感器信號輸出(620)控制信號給促動器(215)的渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器(220)， 以便調(diào)整該變形元件(130)的剛度的適配。
9.控制器(160)，該控制器構(gòu)造得用于實施按照權(quán)利要求8的方法(600)的步驟。
10.計算機程序產(chǎn)品，具有程序代碼，該程序代碼存儲在可機讀的載體上，以便當(dāng)在控制器(160)上執(zhí)行時該程序?qū)嵤┤鐧?quán)利要求8的方法(600)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種促動器(215)，用于適配變形元件(130)的剛度，該促動器(215)具有渦流式調(diào)節(jié)量發(fā)送器(220)。本發(fā)明還涉及一種用于控制促動器以適配變形元件剛度的方法、一種控制器以及一種計算機程序產(chǎn)品。
文檔編號B60R19/00GK102198823SQ20111009340
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者A·杜卡爾特, B·格策爾曼, R·馬爾希塔勒爾, T·弗里德里希 申請人:羅伯特·博世有限公司